Kinect是什么

Kinect是什么

Kinect是什么？所谓Kinect就是微软在2010年6月14日对XBOX360体感周边外设正式发布的名字。Kinect为开发代号。伴随Kinect名称的正式发布，Kinect还推出了多款配套游戏，包括Lucasarts出品的《星球大战》、MTV推出的跳舞游戏、宠物游戏、运动游戏《Kinect Sports》、冒险游戏《Kinect Adventure》、赛车游戏《Joyride》等。

Kinect技术介绍
　　
首先，Kinect这个名字是微软的一项技术代号，在E3上正式宣布。Kinect是一个拉丁名称，事实上是巴西东北部的一个城市，在拉丁语中意味“初生”（To be born）。 　　

Kinect技术是微软公司基于高端研究得出来的一个产品。根据《大众科学》的说法，微软在依靠人工智能解决复杂问题的过程中，产生了一个副产品，这就是Kinect的来历。 　　

说到Kinect的工作原理，摄像头起到了很大的作用，它负责捕捉人肢体的动作，然后微软的工程师就可以设计程序教它如何去识别、记忆、分析处理这些动作。因此从技术上来说，Kinect比Wii的体感高级很多。　Kinect不只是一个摄像头。虽然它一秒可以捕捉30次，但是这只是整个系统的一部分。除此之外，还有一个传感器负责探测力度和深度、四个麦克风负责采集声音。 　　

Kinect也不只是一个控制器。虽然微软公司的宣传标语说：“你的身体就是控制器”。但是Kinect要比那复杂，他会将你所处的房间形成一个3D影像，然后分析你身体的运动，因此整个系统是着眼于你所处的全部游戏环境，并形成一个综合的控制系统。 　　

Kinect更不是一台新的XBOX360。微软表示XBOX360的周期应该在10年左右。而Kinect就是延长XBOX360生命周期的重要手段。也就是说，不管你手中的XBOX360是什么时候买的，是哪个版本，Kinect都可以与之兼容。

图1   Kinect

Kinect工作原理
　　
Kinect中有一个功能强大的感觉阵列，对于新手来说，它拥有一个数字视频摄像头。能从事捕捉图片到识别颜色等多项工作。而Kinect中的麦克风则可以在短时间内采集多次声音数据，以便把玩家和同处在一间房间中的其它人分开。 　　

当然这些智能离不开软件的支持，而这方面是微软的强项。特制的软件已经把Kinect训练得能成功识别人的脸部细节变化。而在识别人体动作的时候，精度可以达到4厘米。 　　

09年微软收购了以色列公司3DV，让人们以为Kinect的技术是源自3DV的ToF（time of flight）摄像头。3DV的感光芯片由于要测量光飞行时间，所以需要做到飞秒级的快门。据说他们在芯片中用到砷化镓，使其时钟频率提高到上百G。但这样做会使其成本升高，很难想象微软能把这样的技术做进游戏机这样的消费电子品里面。2010年1月，微软的开发人员明确表示：Kinect并不是基于ToF的原理。2010年4月，另一家以色列公司（以色列人还真厉害）PrimeSense才确认为微软提供了其三维测量技术，并应用于Project Kinect。 　　

在PrimeSense公司的主页上提到其使用的是一种光编码（light coding）技术。不同于传统的ToF或者结构光测量技术，light coding使用的是连续的照明（而非脉冲），也不需要特制的感光芯片，而只需要普通的CMOS感光芯片，这让方案的成本大大降低。 　　

Light coding，顾名思义就是用光源照明给需要测量的空间编上码，说到底还是结构光技术。但与传统的结构光方法不同的是，他的光源打出去的并不是一副周期性变化的二维的图像编码，而是一个具有三维纵深的“体编码”。这种光源叫做激光散斑（laser speckle），是当激光照射到粗糙物体或穿透毛玻璃后形成的随机衍射斑点。 　　

这些散斑具有高度的随机性，而且会随着距离的不同变换图案。也就是说空间中任意两处的散斑图案都是不同的。只要在空间中打上这样的结构光，整个空间就都被做了标记，把一个物体放进这个空间，只要看看物体上面的散斑图案，就可以知道这个物体在什么位置了。当然，在这之前要把整个空间的散斑图案都记录下来，所以要先做一次光源的标定。在PrimeSense的专利上，标定的方法是这样的：每隔一段距离，取一个参考平面，把参考平面上的散斑图案记录下来。假设Kinect规定的用户活动空间是距离电视机1米到4米的范围，每隔10cm取一个参考平面，那么标定下来我们就已经保存了30幅散斑图像。需要进行测量的时候，拍摄一副待测场景的散斑图像，将这幅图像和我们保存下来的30幅参考图像依次做互相关运算，这样我们会得到30幅相关度图像，而空间中有物体存在的位置，在相关度图像上就会显示出峰值。把这些峰值一层层叠在一起，再经过一些插值，就会得到整个场景的三维形状了。

Kinect开发API
　　
Kinect 体感游戏在Xbox 360 上获得很好的评价，但是对于 Windows 平台上的开发却一直只能使用非官方的解决方案，例如 NKinect 配合CL NUI SDK ;但是微软终于在 2011 年 6 月推出了 Kinect for Windows SDK Beta，特别是可以使用 C# 与.NET Framework 4.0 来进行开发，这对 .NET 开发人员来说无疑是 2011 年最好的消息了。 　　

微软研究院科学家Anoop Gupta表示：“Kinect for Windows SDK为程序开发人员开启了无限宽广的世界，让他们可以轻松在Windows上发挥Kinect的技术潜力。我们迫不及待想看到开发人员在我们的协助下创造出何种更自然、更直觉的计算机操作体验。” 　　

微软亚洲研究院院长洪小文博士介绍说：“Kinect for Windows SDK包含众多来自微软研究院的创新技术，任何有志于藉助Kinect技术对自然用户接口进行创作性探索的人，都能够享受到它所带来的无限可能。Kinect for Windows SDK还拓展了丰富的可能性，可应用于解决如医疗与教育等领域的社会问题。” 　　Kinect for Windows SDK主要是针对Windows7设计，内含驱动程序、丰富的原始感测数据流程式开发接口(RawSensorStreamsAPI)、自然用户接口、安装文件以及参考数据。Kinect for Windows SDK可让使用C++、C#或VisualBasic语言搭配MicrosoftVisualStudio2010工具的程序设计师轻易开发使用。 　　Kinect for Windows SDK的主要特色包括： 　　

- 原始感测数据流：开发人员能够直接取得距离传感器、彩色摄影机以及四单元麦克风数组的原始数据流。这些数据让开发人员可以利用Kinect传感器的低阶数据流为基础进行应用程序开发。 　　

- 骨架追踪：此套SDK能够追踪Kinect视野内一位或二位用户的骨架影像，便于建立以体感操作的应用程序。 　　

- 先进的音效功能：包括抑制噪音与回音消除功能、可透过音波形式辨识声音来源，并且能与Windows语音识别API整合。 　　

- 简易的安装：这套SDK提供了在Windows7上的标准化安装方式，无需复杂的组态设定，安装档案大小也不到100MB。开发人员只要购买标准的Kinect传感器，就能在几分钟内立即开发。 　　

- 完整的说明文件：SDK也随附详细的高质量技术文件。除了内建的说明档案之外，还包括了多个范例详细的逐步分解说明。